世界單機容量最大的水輪發(fā)電機組目前為我國白鶴灘水電站的100萬千瓦水輪機組，由我國自主制造。世界單機容量最大的火電機組也是我國制造，目前雙軸機組的最大容量已達130萬千瓦。

那么全球單機容量最大的核電機組是多少呢?是不是也是我國自主制造?

目前世界上單機容量最大的核電機組位于廣東江門，是臺山核電站1、2號機組。兩臺機組單機容量均為175萬千瓦，是中法兩國能源領(lǐng)域在華最大的合作項目。

臺山核電一期工程使用的是引進的第三代核電EPR(歐洲先進壓水堆)技術(shù)，兩臺機組分別是全球首臺和第二臺建成投產(chǎn)的EPR核電機組。1號機組于2018年12月13日建成投產(chǎn)，2號機組于2019年9月7日建成投產(chǎn)。

175萬千瓦核電機組在合作方式上主要是法方提供設(shè)計圖紙、制造及檢驗標準，而所有工藝制造技術(shù)幾乎全部由我國東方電機依據(jù)法方技術(shù)要求。

同樣是通過蒸汽驅(qū)動汽輪機發(fā)電，為何核電機組最大容量可以達到175萬千瓦，而火電機組最大容量只能達到130萬千瓦?

從能量轉(zhuǎn)換的角度來看，核電和火電原理相同，都是通過燃料釋放熱量，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽驅(qū)動汽輪機帶動發(fā)電機來發(fā)電。

雖然核電機組與火電機組有較多相似之處，但在發(fā)電原理、主蒸汽參數(shù)、機組結(jié)構(gòu)、運行方式、故障特性等方面仍存在一定的差異，也是導致單機最大容量差別的主要因素。

首先兩者的能量傳遞過程有較大的區(qū)別。核電機組主要通過核反應堆芯、冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)來進行熱力的傳遞，相當于火電機組的鍋爐環(huán)節(jié)。

火電機組的蒸汽是由鍋爐產(chǎn)生的，為高溫高壓的過熱蒸汽，特點是壓強大、濕度低，60萬千瓦火電機組的主蒸汽壓力可達到24.2兆帕，主蒸汽溫度可達到566攝氏度。

相對而言，核電機組的主蒸汽參數(shù)則較低，主蒸汽壓力為5~7兆帕，主蒸汽溫度為270~280攝氏度。

核電機組的主蒸汽參數(shù)為何相對火電機組這么低?

其根本原因是為了確保核燃料的安全性。

在核電機組中，流經(jīng)反應堆的冷卻劑具有一定的放射性，不宜直接進入汽輪機，因此冷卻劑只能作為傳輸熱量的媒介。經(jīng)過加壓的冷卻劑能維持的溫度在310攝氏度左右，而這個溫度不足以產(chǎn)生高參數(shù)的蒸汽。

而在火電機組中，由鍋爐直接產(chǎn)生高溫高壓的主蒸汽可以直接進入汽輪機，因此其蒸汽參數(shù)遠高于核電機組。

由于核電機組的主蒸汽壓力小，在保持一定功率輸出的前提下需要增加進汽量，同時也需要相應地增加汽輪機低壓缸的葉片長度，在發(fā)出功率相等的情況下，核電機組的排汽面積比火電的大50%。

考慮到葉片增長之后在過高的轉(zhuǎn)速下所受應力較大，核電汽輪機的轉(zhuǎn)速受到限制，相對于火電機組的全速設(shè)計，核電機組往往設(shè)計為半速機組，從而更好的提高低壓部分的效率，間接導致單機容量比火電機組可以更高。

核電機組與火電機組最主要的差別還在于機組運行過程中主蒸汽壓力是否保持恒定。

在常規(guī)火電機組運行過程中，鍋爐出口的主蒸汽參數(shù)在機組正常運行的情況下保持不變。

而在目前的壓水堆核電機組中，核電機組在運行過程中，主蒸汽壓力會根據(jù)反應堆功率水平、輸出功率的偏差以及冷卻劑溫度水平在一定范圍(±8%)內(nèi)變化。

因此，核電機組由于受反應堆功率變化速度、循環(huán)冷卻劑溫度的限制，汽輪機輸出功率的升降速率較低，對于負荷變化的跟蹤速度慢于火電機組。

目前，我國已經(jīng)躋身世界核電大國的行列，擁有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”和“國和一號”，具備了向“核電強國”邁進的條件。

核能作為一種低碳能源，不但具有能量密度大、基荷電力穩(wěn)定、單機容量大、占地規(guī)模小、長期運行成本低的優(yōu)勢，而且核燃料也易于儲備、可有效提高能源自給率等優(yōu)勢，在碳中和背景下，核能將在我國能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮越來越重要的作用。